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    西南地區高速公路橋梁典型病害及成因分析
    2023-04-07  作者:吳榮桂 孫希來

      吳榮桂 孫希來北京新橋技術發展有限公司

      摘 要:以西南地區部分高速公路橋梁為研究對象,按結構形式和部位進行典型病害類型和數量統計,結果表明所選高速公路中梁式橋以貴州地區數量為最多,占比55%,其中混凝土T梁結構占比42%,并以梁式橋的14000條病害總數進行統計和病害成因分析。該研究可為其它地區同類型橋梁的檢測和養護提供參考依據,也對預防橋梁病害的進一步發展有指導意義。

      關鍵詞:西南地區;橋梁;病害類型;統計分析;成因分析;

      近年來,隨著我國橋梁數量不斷增多,橋梁工程領域已逐步邁入以“養護為主,新建為輔”的后期管養時代。西南地區山川河流較多,氣候溫潤潮濕,地勢環境復雜,晝夜溫差大,而該地區基礎設施的大力發展致使交通網絡密布,其地區單論橋梁數量在全國境內高居榜首。因此,該地區橋梁檢測、養護、維修等工作任務日益繁瑣。但是,受專業養護工作人員人數限制及專業技術水平等因素的影響,多數橋梁缺乏有效的管理與維護,導致公路橋梁結構發生安全事故的風險大大提高。

      選取某檢測系統中西南地區(主要以云南、貴州、重慶地區為例)中有代表性的高速公路中的中、小跨徑橋梁近幾年的全部病害數量作為研究對象,旨在對西南地區高速公路橋梁中的典型病害進行統計和成因分析,然后提出專業的養護處治對策,有助于當地公路管理局真實、有效地掌握轄區橋梁的健康狀況,提前預防,或者出現病害后能迅速反應出維修、加固等養護處治措施,提高橋梁使用性能;也可提升現場檢測人員的檢測工作效率,再次檢查同座橋或相類似橋型時,重點檢測是否存在這些典型病害。

      本文首先對采集的樣本數據按地區和省份進行簡單橋梁數量統計,再對橋梁的結構類型和數量進行統計,并做出病害成因分析,進而制定出具有針對性的養護策略。研究成果對于公路橋梁運營期階段的管理與維護具有一定的指導意義,也對提高橋梁的壽命周期具有管養效益。

      1 橋梁結構統計與分析1.1 地區橋梁分布統計

      根據檢測系統錄入的西南地區5315座常規橋梁(梁橋和拱橋為主)為研究對象,按省份進行橋梁數量統計,如圖1所示。通過統計圖可以得出,在西南地區有代表性的三個地區(云南、貴州、重慶)梁式橋數量居多,為4523座,占比為85%,拱橋數量較少。出現這種情況的原因可能是:

      (1)上世紀80年代前修建的公路橋梁,受當時經濟、技術條件的限制,鋼鐵稀缺,石料較多,故拱橋修建多,而如今科技的進步和綜合國力的提升,新的技術、新的建橋材料促進了橋梁發展,梁式橋大力發展;

      (2)在工廠里預制,在現場拼裝、機械吊裝等新的施工工藝加速梁橋的標準化;

      (3)從設計、施工以及實用性的角度考慮,梁式橋運用在在高速公路中更為經濟、適用。

      所以本文選取梁式橋作為研究的重點。

      

      圖1 西南地區3大省份橋梁數量統計圖 下載原圖

      1.2 地區橋梁分布原因分析

      根據本文1.1節西南三地區中橋梁數量的統計結果,又重點選取以云南、貴州、重慶三地相聯的高速公路上的梁式橋為例,重點選取杭瑞高速、蘭海高速、都香高速、余安高速、安順環線、赤望高速、晴興高速、羅望高速等幾條有車流量較大的高速公路,對其中所有梁式橋按結構類別進行統計,通過統計結果可知,高速公路上梁式橋以混凝土T梁橋為主、其次是混凝土空心板、混凝土I形梁、混凝土箱梁和混凝土小箱梁。貴州地區混凝土T梁的數量為1375座,相較于西南其他地區T梁最多,在該地區占總梁橋比重約是42%。

      分析其原因:(1)混凝土T梁橋結構簡單,工藝成熟、支座平穩、架設安裝方便,跨越能力較大;(2)空心板梁橋自重輕,制作工藝成熟,造價低,安裝也方便。(3)小箱梁橋截面抗扭性強,便于現澆施工,但是制作工藝太復雜,模板投入比較大,成本造價就相對提高。

      2 梁橋病害成因分析及養護對策(1)上部結構

      在統計的上部結構中病害類型及次數中,上部結構中典型病害有:(1)鋼筋銹脹混凝土剝落、掉角;(2)裂縫(包括空心板跨中附近橫向裂縫、T梁端斜向裂縫等);(3)梁底混凝土破損、露筋;(4)梁底混凝土板空洞、孔洞。具體的表現形式如圖2~圖4所示;對應的成因及其養護對策如表1所示。

      

      圖2.1空心板底鋼筋銹蝕 下載原圖

      

      圖2.2空心板跨中附近橫向裂縫 下載原圖

      

      圖3 T梁端部腹板斜裂縫 下載原圖

      

      圖4 梁底板坑洞 下載原圖

      (2)下部結構

      在下部結構中的典型病害與上部結構中的病害類型相似,有鋼筋銹脹、混凝土剝落,空洞、蜂窩麻面等,這里主要分析下部結構中易出現的裂縫如:(1)柱式墩蓋梁豎向裂縫;(2)柱式墩蓋梁斜向裂縫。具體的表現形式如圖5、圖6所示;對應的成因及其養護對策如表2所示。

      表1 病害成因分析及養護對策 下載原圖

      

      (3)橋面系

      橋面系的典型病害有:(1)橋面鋪裝坑洞、坑槽(2)橋面鋪裝層縱向裂縫;(3)橋面鋪裝混凝土磨損,集料外露。具體的表現形式如圖7~圖10所示;對應的成因及其養護對策如表3所示。

      本文分部位對梁式橋的典型病害進行簡要的歸納,分別列出典型病害的照片,同時給出了相應的原因分析和養護對策。根據其病害產生的原因,大概可總結為有下列幾點因素造成:(1)橋梁設計不符合規范;(2)施工工藝存在不足;(3)養護力度不夠;(4)所處環境及外力作用造成。為減少或避免橋梁出現大量病害危機結構安全和運營安全的病害,筆者認為應從上述前三個方面去改善,以保橋梁的安全運營。

      

      圖5 柱式墩蓋梁豎向裂縫 下載原圖

      

      圖6 柱式墩蓋梁斜向裂縫 下載原圖

      表2 病害成因分析及養護對策 下載原圖

      

      

      圖1 0 水泥橋面鋪裝混凝土磨損 下載原圖

      

      圖7 橋面鋪裝坑洞 下載原圖

      

      圖8 橋面鋪裝層縱向裂縫 下載原圖

      

      圖9 瀝青橋面鋪裝混凝土磨損 下載原圖

      表3 病害成因分析及養護對策 下載原圖

      

      3 結論

      本文主要以西南地區高速公路梁式橋為研究對象,研究過程是先梳理了西南地區三個代表性省市的橋梁結構類型,發現梁式橋居多,接著對梁式橋中最為常見的橋型按橋梁各個部位的典型病害進行了統計和成因分析,并給出詳細的處置建議。

      通過本文的研究:(1)可以更好的服務西南地區公路管養局,以便其管理和掌握橋梁狀況信息;(2)為其他省份高速公路中混凝土橋梁的檢測和養護提供一個參考依據;(3)讓橋梁檢測人員對西南地區高速路上梁式橋典型病害信息提前掌握,提高檢測效率,并迅速反應出合理的養護建議或方案。

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